Prática de Conjuntos em Go

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c o n s t r u ç ã o e u s o PRÁTICA DE CONJUNTOS Porquê e como implementar um tipo Set na linguagem Go. Luciano Ramalho @ramalhoorg

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OBJETIVOS 1  Demonstrar como e porque o uso de conjuntos pode simpliﬁcar a lógica. 2  Discutir alternativas para implementar coleções de tipo Set em Go. 2

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MOTIVAÇÃO Quando senti saudade de conjuntos 3

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CASO DE USO #1 4 Exibir produto se todas as palavras da consulta apare- cerem na descrição

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SOLUÇÃO SEM CONJUNTOS #1 Já escrevi código assim… 5 execução na ordem de O(m*n) busca em O(n) busca em O(m)

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SOLUÇÃO SEM CONJUNTOS #2 Assim ﬁca mais legível… 6 execução na ordem de O(m*n) busca em O(n)

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7 Que tal se… Depois! Agora estou muito ocupado! www.workcompass.com/

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CASO DE USO #1 8 Exibir produto se todas as palavras da consulta apare- cerem na descrição Q ⊂ D www.workcompass.com/

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CASO DE USO #2 9 Marcar todos os produtos favoritados, exceto os que já estiverem no carrinho de compras.

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CASO DE USO #2 10 Marcar todos os produtos favoritados, exceto os que já estiverem no carrinho de compras. F ∖ C

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CASO DE USO #3: RUNEFINDER 11 https://tgo.li/runes2018

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CASO DE USO #3: RUNEFINDER 12 https://tgo.li/runes2018

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CASO DE USO #3: RUNEFINDER 13 https://tgo.li/runes2018

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CASO DE USO #3: ÍNDICE INVERTIDO

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CASO DE USO #3: ÍNDICE INVERTIDO “REGISTERED SIGN” é o nome oficial de ® em UnicodeData.txt

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CASO DE USO #3: ÍNDICE INVERTIDO 16 www.workcompass.com/ index é o índice invertido: as chaves são palavras, e os valores são conjuntos de runas cujo nome contém a palavra. Ex. a runa ‘®’ aparece nas chaves “REGISTERED” e “SIGN”

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CASO DE USO #3: ÍNDICE INVERTIDO 17 A ∩ B www.workcompass.com/

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LÓGICA E CONJUNTOS Uma relação íntima 18

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Ainda não descobriram um ramo da  matemática que não possa ser formalizado  pela teoria dos conjuntos. Thomas Forster  (tradução livre de Logic Induction and Sets, p. 167) 19

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CONJUNÇÃO LÓGICA: INTERSECÇÃO x pertence à intersecção de A e B. é o mesmo que: x pertence ao conjunto A e  x também pertence ao conjunto B. Em notação matemática: x ∈ (A ∩ B) ⟺ (x ∈ A) ∧ (x ∈ B) Em computação: AND 20

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DISJUNÇÃO LÓGICA: UNIÃO x pertence à união de A e B. é o mesmo que: x pertence ao conjunto A e/ou  x pertence ao conjunto B. Em notação matemática: x ∈ (A ∪ B) ⟺ (x ∈ A) ∨ (x ∈ B) Em computação: OR 21

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DIFERENÇA SIMÉTRICA x pertence ao conjunto A ou  x pertence ao conjunto B  mas não pertence aos dois é o mesmo que: x pertence à união de A e B menos a intersecção de A e B. Em notação matemática:  Em computação: XOR 22 x ∈ (A ∆ B) ⟺ (x ∈ A) ⊻ (x ∈ B)

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DIFERENÇA x pertence ao conjunto A mas  não pertence ao conjunto B. é o mesmo que: elementos de A menos os de B Em notação matemática: x ∈ (A ∖ B) ⟺ (x ∈ A) ∧ (x ∉ B) 23

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CONJUNTOS EM VÁRIAS LINGUAGENS 24

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CONJUNTOS EM VÁRIAS BIBLIOTECAS-PADRÃO Algumas linguagens/plataformas que implementam conjuntos em sua biblioteca-padrão. 25 Java Interface Set com < 10 métodos; 8 implementações JavaScript (ES6) Set com < 10 métodos .Net (C# etc.) Interface ISet com > 10 métodos; 2 implementações Python set e frozenset com > 10 métodos e operadores Ruby Set com > 10 métodos e operadores

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REINVENTANDO A RODA EM GO 26

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USO DE MAP COMO CONJUNTO Chaves de um map formam um conjunto  com duas características essenciais: •Garantia de unicidade:   uma chave só pode ocorrer uma vez. •Veriﬁcação de pertencimento em O(1):   tempo praticamente constante independente do número de elementos.        Demais métodos? Fique à vontade para implementar! 27 if _, existe := conjunto[elem]; existe { // o elemento está no conjunto }

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USO DE MAP COMO CONJUNTO Chaves de um map formam um conjunto  com duas características essenciais: •Garantia de unicidade:   uma chave só pode ocorrer uma vez. •Veriﬁcação de pertencimento em O(1):   tempo praticamente constante independente do número de elementos.        Demais métodos? Fique à vontade para implementar! 28 Curiosidade:  era assim que a gente se virava em Python até 2003 — usando chaves de um dict como um conjunto! if _, existe := conjunto[elem]; existe { // o elemento está no conjunto }

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RELEMBRANDO: CASO DE USO #1 29 Exibir produto se todas as palavras da consulta apare- cerem na descrição Q ⊂ D www.workcompass.com/

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SOLUÇÃO COM MAP FAZENDO PAPEL DE CONJUNTO Solução mais eﬁciente que as anteriores, para slices grandes: 30 map de para struct{}

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SOLUÇÃO COM MAP FAZENDO PAPEL DE CONJUNTO Solução mais eﬁciente que as anteriores, para slices grandes: 31 preencher o  “conjunto”

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SOLUÇÃO COM MAP FAZENDO PAPEL DE CONJUNTO Solução mais eﬁciente que as anteriores, para slices grandes: 32 busca em O(1) busca em O(n)

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CONJUNTOS “GENÉRICOS” EM GO Elementos tipo interface{} 33

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GOLANG-SET By Ralph Caraveo (@deckarep) 34

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GOLANG-SET, VULGO MAPSET… 36

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GOLANG-SET: INTERFACE SET 37 22 métodos

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threadUnsafeSet threadSafeSet GOLANG-SET: IMPLEMENTAÇÕES 38 elementos tipo interface{}

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GOLANG-SET: EXEMPLO 39

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GOLANG-SET: CODE REVIEW 40

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GOLANG-SET: CODE REVIEW 41 elementos tipo interface{} porque?

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GOLANG-SET: CODE REVIEW 42

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GOLANG-SET: CODE REVIEW 43

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GODS Go Data Structures 44

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45 elementos tipo interface{}

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GODS: PACKAGE SETS 46 interface:  7 métodos 2 implementações: HashSest, TreeSet

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GEN Type-driven code generation for Go 47

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GEN: GERADOR DE CÓDIGO COM TIPOS PARAMETRIZADOS 48

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GEN: MODO DE USAR 1. Marque o seu código com comentários especiais:           2. Execute o comando gen   3. Adicione ao seu projeto o arquivo .go gerado 49 Exemplo em: https://tgo.li/2vtcMjw

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GEN: MEU CÓDIGO FONTE (CODEPOINTS.GO) 50 Exemplo em: https://tgo.li/2vtcMjw

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GEN: O ARQUIVO GERADO (CODEPOINT_SET.GO) 51 Exemplo em: https://tgo.li/2vtcMjw código derivado  de golang-set

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CONJUNTOS ESPECIALIZADOS 52

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MAP COM NOME standupdev/runeset 53

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RUNESET: DEFINIÇÃO DO TIPO E MÉTODOS ESSENCIAIS 54 https://github.com/standupdev/runeset elementos do tipo rune

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RUNESET: CARACERÍSTICAS Não encapsula o map: pode ser acessado e modiﬁcado direto.  Sintaxe melhor para criar e testar elementos:   Exemplo: 55 s.Add(e)  s.Contains(e) https://github.com/standupdev/runeset

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RUNESET: TIPO MAP COM NOME E MÉTODOS 56 10 métodos, incluindo: Intersection, IntersectionUpdate

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RUNESET: CONSTRUTORES Convenção: Usar Make para criar objetos manipulados por referências. 57 https://github.com/standupdev/runeset cria um  Set vazio

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MakeFromString: set de runas a partir de string RUNESET: CONSTRUTORES 58 custo zero para passar uma slice: runas…

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RUNESET: INTERSECÇÃO 59 https://github.com/standupdev/runeset

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RUNESET: USO EM ÍNDICE INVERTIDO (CASO DE USO #3)

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RUNESET: MÉTODOS ÚTEIS Além de operações da teoria dos conjuntos…  MakeFromString: construtor que aceita string.  Sorted: devolve slice de runas em ordem ascendente String: elementos ordenados para facilitar exemplos.  Equal: facilita muito os testes.  Copy: importante especialmente em coleções mutáveis. 61

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MAP ENCAPSULADO 62

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STRSET: TIPO MAP ENCAPSULADO EM STRUCT 63 https://github.com/standupdev/strset

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STRSET: CARACTERÍSTICAS Protege o map: campo privado só pode acessado via métodos e funções do mesmo pacote.  Não é prático construir com a sintaxe Set{}:   melhor usar Make().   Exemplo: 64 https://github.com/standupdev/strset

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STRSET: API 65 26 métodos

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COMPARAR APIS PARA ESCOLHER NOMES DE MÉTODOS 66

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ORGANIZAÇÃO DO PACOTE STRSET Nota: todos os métodos que modiﬁcam um Set depois de criado estão no arquivo updaters.go. 67 core.go Make, Len, Contains, String, Equal, Copy, ToSlice, Channel operators.go Intersection, Union,  Difference, SymmetricDifference relations.go SubsetOf, SupersetOf updaters.go Add, AddAll, Remove, RemoveAll, Pop, Clear, IntersectionUpdate, UnionUpdate, DifferenceUpdate, SymmetricDifferenceUpdate https://github.com/standupdev/strset

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RUNESCAN: EXEMPLO DE USO DE STRSET 68

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BÔNUS Contribuições do Vitor De Mario 70

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SUGESTÕES DO VITOR DE MARIO 71

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PROJETO SCYLLABDB GO-SET 72 https://github.com/scylladb/go-set

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CONCLUSÃO 73

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CONJUNTOS NA PRÁTICA Operações de conjunto podem simpliﬁcar sua lógica golang-set (@deckarep): a implementação rica mais popular gen pode produzir um golang-set especíﬁco para seu tipo Codar um tipo set é um ótimo exercício de programação Se precisar de Set para elementos string, use strset! 74 https://github.com/standupdev/strset

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FICÇÃO CIENTÍFICA Bom mesmo seria isso… 75 var s1 set[string] s2 := make(set[uint64])

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Luciano Ramalho  @ramalhoorg | @standupdev  [email protected] MUITO GRATO!